Komence de la sekva jaro li iĝis generalleŭtenanto en la prusa servo, kaj en komando de la III-a trupo (kun Carl von Clausewitz kiel sia stabestro) li partoprenis en la kampanjo de Waterloo. De la kampo de Ligny li retiriĝis kun la resto de la armeo de Blücher sur Wavre, kaj kiam la alia korpuso marŝis direkte al Waterloo, von Thielmann defendis ĉi tiun movadon kontraŭ Grouchy, batalante en la Batalo de Wavre
(1819 Junio 1815), tiel kontribuante materie al la venko ĉe Waterloo.